1、收稿日期:2002202216基金項目:鐵道部科技研究開發(fā)項目(2002Z003)作者簡介:李啟彬(1969)男博士研究生.文章編號:025822724(2003)0120064206城市垃圾衛(wèi)生填埋場防滲層的安全設計李啟彬劉丹楊立中(西南交通大學環(huán)境科學與工程學院四川成都610031)摘要:在綜合考慮防滲層防滲性能、截污能力以及場址區(qū)環(huán)境容量3要素的基礎上以某填埋場為研究背景通過土柱實驗確定填埋場主要污染物之一Cl在防滲層中運移的相關

2、參數(shù)并根據(jù)填埋場水文地質條件確定場址區(qū)地下水體的環(huán)境容量.研究表明防滲層上滲濾液水頭對填埋場中污染物進入地下水環(huán)境的總量影響很大最后對填埋場防滲層進行了設計.關鍵詞:防滲安全設計污染控制填埋場中圖分類號:X705文獻標識碼:ASafetyDesignofImperviousLinerofSolidWasteLfillLIQi2binLIUDanYANGLi2zhong(SchoolofEnvironmentalSci.Eng.South

3、westJiaotongUniversityChengdu610031China)Abstract:Thepermeabilityfiltrationcapacityoflinerscapacityofalfillsiteareinvestigatedtodesignsafeimperviouslinersofsolidwastelfill.ThepermeabilityofthemainpollutantClofasolidwaste

4、lfillisobtainedwithsoilcolumntest.Thecapacityofthelfillsiteisdeterminedbytakinggeologicalhydrogeologicalpropertiesofthesite.Itisshownthatthewaterheadofleachateontheimperviouslayeraffectsgreatlythetotalamountofpollutantsi

5、nfiltratingtoundergroundwater.Adesignofimperviouslayersfthesolidlfillispresentedasanexample.Keywds:seepagecontrolsafetydesignpollutioncontrollfill為有效控制城市垃圾衛(wèi)生填埋場產生的滲濾液建設合格的防滲層是關鍵.目前廣泛采用的防滲層有2類一是土工膜一是粘土.前者防滲性能好但成本高后者作為自然資源

6、易得且經濟通過對其合理設計和施工也可滿足相關要求作者就對其安全設計作一研究.在我國現(xiàn)有有關填埋場的法規(guī)中[12]對防滲層要求主要是滲透系數(shù)k≤1107cms但都沒有考慮防滲層的截污能力更談不上考慮場址區(qū)地下水體的環(huán)境容量問題.在已有的文獻中同樣未將防滲層截污能力與防滲性能有效結合[3].本研究在綜合考慮防滲層防滲性能、截污能力以及場址區(qū)環(huán)境容量3要素基礎上以某填埋場為研究背景通過土柱模擬實驗確定相關參數(shù)再根據(jù)場址區(qū)水文地質特征確定環(huán)境容

7、量最后進行該填埋場粘土防滲層的最終設計.1土柱實驗實驗分2組進行土柱裝置采用259mm的無縫鋼管制成.第一組實驗歷時103d采用成都洛帶黃色粘土其基本性質見表1.實驗采用成都長安垃圾填埋場的滲濾液滲濾液與自來水按1∶4進行稀釋.柱中土料按表2裝填.因粘土滲透性差實驗時利用空壓機對滲濾液水箱加壓0.16MPa以縮短時間.第38卷第1期2003年2月西南交通大學學報JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITYVo

8、l.38No.1Feb.2003?19942007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.值得一提的是粉質粘土中加入8%成都粘土的B1柱雖然密度僅1.50gcm3但其滲透系數(shù)卻比含水量相同、密度為1.57gcm3的純粉質粘土土柱低了近一半達到了2107cms以下.據(jù)此若繼續(xù)增加粘土含量或加大壓實密度則可使其k≤107cms[67].這就為那些天然土層

9、滲透性達不到防滲要求的填埋場提供了一種補救途徑即在當?shù)赝寥乐屑尤胍欢ū壤恼惩恋炔牧虾笤儆糜诜罎B層施工就可以滿足防滲要求.2.2滲出液COD濃度變化圖3和圖4分別是成都粘土土柱和粉質粘土土柱的滲出液中COD濃度的變化曲線實驗期間輸入土柱的滲濾液COD平均濃度ρCOD為1500mgL.圖3粘土柱滲出液COD濃度ρCOD變化趨勢圖4粉質粘土柱滲出液COD濃度ρCOD變化趨勢Fig.3TheCODconcentrationofclaycolu

10、mnFig.4TheCODconcentrationofsyclayeffluentleachatevs.timecolumneffluentleachatevs.time試驗開始時2組實驗土柱滲出液COD濃度均呈下降態(tài)勢然后逐漸攀升最后達到基本穩(wěn)定.因實驗土柱中固有有機物的滲出初期滲出液COD濃度較高.隨著實驗進行土柱中固有有機物的滲出量逐漸衰減表現(xiàn)為滲出液COD濃度逐漸降低.此后由于土中固有有機物對實驗結果的影響越來越小而土料對有機

11、物的吸附、絡合逐漸達到飽和加之水動力彌散作用的影響各土柱滲出液中有機污染物濃度又開始逐漸升高.而從實驗開始之日起土柱中固有微生物獲得足夠的營養(yǎng)、食物和水分后就開始迅速繁衍消耗越來越多的有機物使得土柱滲出液中有機污染物濃度不會增至滲濾液輸入濃度水平.而當微生物的繁衍到一定程度后受土柱內空間、營養(yǎng)和食物等方面的影響和限制其種群和數(shù)量就會穩(wěn)定在一定的水平微生物消耗的有機物量也會維持在一定的范圍內最終使土柱滲出液中有機污染物濃度達到基本穩(wěn)定.對

12、比2組模擬土柱實驗結果可發(fā)現(xiàn)粘土對滲濾液COD的凈化能力比粉質粘土強較厚的土層、壓實時含水量較高的土層也有利于滲濾液中有機污染物的去除.2.3滲出液中Cl濃度變化圖5和圖6分別是Cl在成都粘土土柱和粉質粘土土柱中的運移變化曲線.對比圖5和圖6可看出Cl突破粘土所需的時間比突破粉質粘土所需的時間長因而粘土比粉質粘土更能阻滯Cl在土層中的遷移越密的土層越能阻滯Cl的遷移越厚的土層越不利于Cl的遷移土層壓實時較最優(yōu)含水量高的含水量也不利于Cl

13、的遷移.在防滲層土2水系統(tǒng)中污染物的阻滯和遷移主要受物理、化學和生物作用機理的影響[8].對Cl遷移產生影響的主要因素是水動力彌散其它象化學反應、吸附等對其中運移影響甚小而Cl又是垃圾填埋場滲濾液中一種主要無機污染物一些文獻還將其作為防滲層風險設計的控制要素[910].在一維地下水系統(tǒng)中如果忽略彌散系數(shù)與時間、空間的關系保守性物質的運移方程可表征為[11]D52C5x2v5C5xW″=5C5t(1)式中:C為污染物濃度mgLD為污染物彌